第二十二講生物膜法第一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)生物膜法的基本原理什么是“生物膜”？什么是“生物膜法”？第二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一什么是“生物膜”？是附著生長在固體狀材料表面的由多種微生物形成的膜狀生物聚集體；固體狀材料：

濾料——生物濾池；

填料——生物接觸氧化工藝；

轉盤——生物轉盤；

載體——生物流化床第三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、生物膜的形成前提條件：

載體——填料或稱濾料；

營養(yǎng)物質——有機物、N、P及其它，由污水提供；

接種微生物——由污水自行提供，或接種；

形成過程：含有營養(yǎng)物質和接種微生物的污水在填料表面流動，經(jīng)過一定時間后，污水中的微生物會在填料表面附著增殖和生長，形成一層薄的生物膜。生物膜的成熟：在生物膜上由細菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對有機物的降解功能都達到了平衡和穩(wěn)定。成熟所需時間：在20C下處理城市污水時，生物膜從開始形成到成熟，一般需要30天左右第四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、生物膜結構示意圖濾料或填料或載體生物膜空氣附著水層流動水層CO2O2O2O2BOD5BOD5H2ONH3BOD5CH4、H2S、NH3生物膜的性質：①高度親水，存在著附著水層；厭氧膜好氧膜········································②微生物高度密集：各種細菌以及微型動物，形成了有機污染物——細菌——原(后)生動物的食物鏈。厭氧膜的出現(xiàn)：①生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；②成熟的生物膜由厭氧膜和好氧膜組成；③好氧膜是有機物降解的主要場所，一般厚度為2mm。第五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、生物膜的更新與脫落厭氧膜的加厚：

①生物膜處于老化狀態(tài)，凈化功能變?nèi)酰子诿撀洹＂趨捬醮x產(chǎn)物增多，減弱生物膜的附著能力；③破壞厭氧膜與好氧膜之間的平衡；生物膜的更新：

①老化膜脫落，新生膜會重新生長；②新生膜具有更強的凈化功能。第六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一什么是“生物膜法”？定義：以生物膜作為去除廢水中的污染物主體的工藝，通稱為生物膜法工藝；又稱固定膜法，是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術；起源：土壤自凈過程的人工化和強化；處理對象：廢水中溶解性和膠體狀的有機物及氮素污染物；生活污水或城市廢水；以及個別工業(yè)廢水；分類：生物濾池；生物轉盤；生物接觸氧化工藝；生物流化床；等第七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、生物膜法的運行原則：減緩生物膜的老化進程；控制厭氧膜的厚度；加快好氧膜的更新；控制使生物膜不集中脫落。第八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、生物膜法的主要特點（1）微生物方面的特征

1)、微生物種類多樣化；

2)、生物膜上微生物的食物鏈較長；

3)、能夠存活世代時間較長的微生物第九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一微生物種類多樣化生物膜和活性污泥中微生物種類與數(shù)量的比較

微生物活性污泥法生物膜法微生物活性污泥法生物膜法細菌++++++++輪蟲++++真菌+++++線蟲+++藻類++寡毛蟲++鞭毛蟲+++++其它后生動物+肉足蟲+++++昆蟲類++纖毛蟲++++++++

①微生物種屬繁多、類型廣泛；②不用擔心污泥膨脹，絲狀菌可大量生長，且其對低濃度污水具有較強的處理能力；③線蟲、輪蟲等微型動物較常見，甚至藻類與昆蟲也可出現(xiàn)；第十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一(2)工藝運行特征1)、適應性強（對水質、水量等的變化）；

2)、剩余污泥的沉降性能良好，易于分離；

3)、能夠處理低濃度污水——原因？；

4)、易于維護運行，運行費用少。第十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)生物濾池工藝一、基本概念是在污水灌溉的實踐基礎上發(fā)展起來的人工生物處理法；1893年，英國，1900年開始應用；普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池、曝氣生物濾池等。第十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、基本結構濾料布水器承托層排水系統(tǒng)進水出水●基本原理：廢水從上向下從濾料空隙間流過，與生物膜充分接觸，其中的有機污染物被微生物吸附并降解。第十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、工藝流程初沉池生物濾池

二沉池出水回流

出水

進水剩余污泥第十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、生物濾池的構造濾床：池體濾料布水裝置排水系統(tǒng)第十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、生物濾池的構造1、池體池體形式：方形或矩形——上世紀30、40年代以前多是；多邊形或圓形——旋轉布水器的出現(xiàn)；池壁形式：帶有孔洞或不帶孔洞

超高要求：池壁高于濾料0.5m。其它考慮：防凍、采暖、防蠅等第十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、生物濾池的構造2、濾料

濾料是生物膜賴以生長的基礎，其特點有：比表面積大，有利于微生物的附著；能使廢水以液膜狀均勻分布于其表面；孔隙率大，使脫落的生物膜能隨水流到池底，同時保證通風良好；適于生物膜形成與粘附，且應該既不被微生物分解，又不抑制微生物的生長；有較好的機械強度，不易變形和破碎。第十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一普通生物濾池的濾料：實心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等；工作層：濾料粒徑為2540mm，承托層：濾料粒徑為70100mm；同層濾料盡量均勻，以保證孔隙率；濾料粒徑越小，比表面積越大，處理能力可以提高；但濾料粒徑過小，孔隙率降低，易堵塞；一般，濾料孔隙率為45%左右時，其比表面積約為65100m2/m3。第十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一高負荷生物濾池的濾料：濾料粒徑較大，一般為40100mm，工作層：4070mm，承托層：70100mm，孔隙率較高，可防堵塞和提高通風能力；卵石、石英砂、花崗巖等；塑料濾料：

多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形狀有波紋板式、斜管式和蜂窩式等。

特點：質輕、強度高、耐腐蝕、比表面積和孔隙率都較大。缺點：造價較高，初期投資較大。第十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一高負荷生物濾池的濾料：型式孔徑(mm)比表面積(m2/m3)孔隙率(%)重量(kg/m3)

立體波紋板3065198907040851509360501001139650

蜂窩狀192019836~38251539926~28321229921~2336989920~22第二十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一塔式生物濾池的濾料：多采用質輕、比表面積大和孔隙率高的人工合成濾料；比表面積為100220m2/m3，孔隙率一般大于94%。第二十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、布水裝置作用是將廢水均勻地布灑在濾料上；主要有兩種：固定式布水裝置、

旋轉式布水裝置；普通生物濾池多采用固定式布水裝置：第二十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一固定式布水裝置第二十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一旋轉式布水裝置第二十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一4、排水系統(tǒng)處于濾床的底部，作用：收集和排出出水，并保證良好的通風；由滲水頂板、集水溝和排水渠組成；滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應不小于濾池表面積的20%；滲水頂板下底與池底之間的凈空高度一般應在0.6m以上，以利通風，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進風孔。第二十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三、影響生物濾池功能的主要因素1、濾床的比表面積和孔隙率2、濾床的高度

3、有機負荷與水力負荷

4、回流比5、供氧第二十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、濾床的比表面積和孔隙率濾料表面積愈大，生物膜的表面積也愈大，生物膜的量就愈多，凈化功能就愈強；孔隙率大，則濾床不易堵塞，通風效果好，可為生物膜的好氧代謝提供足夠的氧；濾床的比表面積和孔隙率愈大，擴大了傳質的界面，促進了水流的紊動，有利于提高凈化功能。第二十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、濾床的高度濾床的不同高度，生物膜量、微生物種類、去除有機物的速度等方面都是不同的；濾床上層，廢水中的有機物濃度高，營養(yǎng)物質豐富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以細菌為主，有機污染物的去除速度高；隨著濾床深度的增加，廢水中的有機物量減少，生物膜量也減少，微生物從低級趨向高級，有機物去除速度降低；有機物的去除效果隨濾床深度的增加而提高，但去除速率卻隨深度的增加而降低。第二十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一濾床高度與處理效率之間的關系離濾床表面的深度(m)污染物的去除率（%）生物膜量(kg/m3)丙烯晴異丙醇SCNCOD(156mg/l)(35.4mg/l)(18.0mg/l)(955mg/l)282.6316603.0599.26010661.18.599.37024730.81299.49146790.7第二十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、有機負荷與水力負荷有機負荷——kgBOD5/m3.d；水力負荷：

1）水力表面負荷——m3/m2.d，或m/d；——濾速；

2）水力容積負荷——m3/m3.d有機負荷高，生物膜增長快，需要較高的水力負荷，一般是通過出水回流來解決。第三十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一4、出水回流對于高負荷生物濾池和塔式生物濾池，常采用出水回流。出水回流的優(yōu)點：濾池可得到連續(xù)投配的廢水，運行穩(wěn)定；可沖刷去除老化生物膜，降低膜厚，并抑制濾池蠅孳生；均衡濾池負荷，提高濾池的效率；可稀釋和降低有毒有害物質的濃度和進水有機物濃度。第三十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一5、供氧一般是自然通風；影響濾池自然通風的主要因素：

①池內(nèi)溫度與氣溫之差；②濾池高度；③濾料孔隙率及風力等；④濾池堵塞也會影響通風。第三十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一四、工藝類型普通生物濾池高負荷生物濾池塔式生物濾池第三十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、高負荷生物濾池第三十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、高負荷生物濾池（1）基本概念：

①以碎石為濾料時，濾層高度為2m；以塑料為濾料時，濾床高度可達4m；②正常氣溫下，處理城市廢水時，表面水力負荷為1030m3/m2.d，

BOD5容積負荷不大于1.2kgBOD5/m3.d，單級濾池的BOD5的去除率一般為7585%；兩級串聯(lián)時，BOD5的去除率一般為9095%；③進水BOD5大于200mg/l時，應采取出水回流措施；④池壁四周通風口的面積不應小于濾池表面積的2%；第三十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、高負荷生物濾池（2）工藝流程——單級高負荷生物濾池初沉池生物濾池

二沉池出水回流

出水進水剩余污泥A、初沉池生物濾池

二沉池出水回流

出水進水剩余污泥B、第三十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、高負荷生物濾池（2）工藝流程——單級高負荷生物濾池沉淀池生物濾池

出水回流

出水進水剩余污泥C、第三十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、高負荷生物濾池（2）工藝流程——兩級串聯(lián)的高負荷生物濾池第三十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、高負荷生物濾池（2）工藝流程——交替運行的高負荷生物濾池第三十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、高負荷生物濾池(3)出水水質與濾池高度和水力負荷的關系式中：Ce——出水BOD5濃度，mg/l；

Ci——進水濃度，mg/l；

H——濾池高度，m；

q——水力負荷，m3/m2.d;

K——常數(shù)，min1；

n——常數(shù)。第四十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、塔式生物濾池第四十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、塔式生物濾池（1）基本參數(shù)：①常用塑料濾料，濾池總高度為812m，甚至更高；每層濾料的厚度不應大于2.5m，徑高比為1:68；②容積負荷為1.03.0kgBOD5/m3.d，

表面水力負荷為80200m3/m2.d，

BOD5的去除率一般為6585%；③通風形式：自然通風時，塔濾通風口的面積不應小于橫截面的7.510%；機械通風時，風機容量一般按氣水比為100150：1來設計；第四十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、三種生物濾池的比較

表面負荷(m3/m2.d)0.93.7936(包括回流)1697(不包括回流)BOD5負荷(kg/m3.d)0.110.370.371.0≥4.8高度(m)1.83.00.92.4812或更高回流比無14很大濾料多用碎石等多用塑料濾料塑料濾料比表面積(m2/m3)4365436582115孔隙率(%)456045609395灰蠅多很少很少生物膜脫落情況間歇連續(xù)連續(xù)運行要求簡單需要一定技術需要一定技術投配時間的間歇不超過5min一般連續(xù)投配連續(xù)投配剩余污泥黑色、高度氧化棕色、未充分氧化棕色、未充分氧化出水水質高度硝化,BOD5≤20mg/l未充分硝化,BOD5≥30mg/l未充分硝化,BOD5≥30mg/l

普通生物濾池高負荷生物濾池塔式生物濾池BOD5去除率(%)859575856585第四十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一五、生物濾池的設計計算

濾床容積布水系統(tǒng)排水系統(tǒng)第四十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一六、生物濾池的運行與管理1、生物濾池的掛膜階段——培養(yǎng)與馴化2、生物濾池的日常運行與管理①日常水質檢測；②能量消耗統(tǒng)計；③機電設備養(yǎng)護與維修第四十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一六、生物濾池的運行與管理3、常見問題及對策①濾池積水；②臭味；③灰蠅；④表面結冰；⑤蝸牛、苔蘚；⑥旋轉布水器；⑦生物膜異常脫落；等。第四十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一七、生物濾池與活性污泥法的比較項目活性污泥法運行費較高技術控制要求較高出水水質懸浮物較少,硝化程度不高生物膜法基建費低較低低氣候的影響較大較小較易控制灰蠅和臭味蠅多、味大無負荷低時,硝化程度較高,但懸浮物較高剩余污泥量少大泡沫問題很少較多第四十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)生物轉盤工藝

生物膜法的一種在生物濾池的基礎上發(fā)展起來的第四十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一一、基本概念

厭氧膜好氧膜轉盤載體液膜廢水處于半靜止狀態(tài)，而微生物則在轉動的盤面上；轉盤40%的面積浸沒在廢水中，盤面低速轉動；盤面上生物膜的厚度與廢水濃度、性質及轉速有關，一般0.1~0.5mm。第四十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一生物轉盤的特征：運行能耗較低；生物量多，凈化率高，適應性強，出水水質較好；生物膜上生物的食物鏈長，污泥產(chǎn)量少，為活性污泥法的1/2左右；維護管理簡單，功能穩(wěn)定可靠，無噪音，無灰蠅；受氣候影響較大，頂部需要覆蓋，有時需要保暖；占地面積較大，建設投資較高。第五十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、生物轉盤的組成盤片接觸反應槽轉軸與驅動裝置等。√√第五十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一生物轉盤的構成與系統(tǒng)組成轉速一般為18m/min；有一軸一段、一軸多段、以及多軸多段等形式；廢水的流動方式，有軸直角流與軸平行流。第五十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、盤片：①盤片的形狀：

外形：圓形、多角形及圓筒形；盤面：平板、凹凸板、波形板、蜂窩板、網(wǎng)狀板等。②盤片的厚度與材質：

要求質輕、薄、強度高，耐腐蝕等；一般厚度為0.5~1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及玻璃鋼等。③轉盤的直徑：2.0、2.5、3.0、3.5m。④盤片間距：一般為30mm，高密度型則為10~15mm。第五十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、接觸反應槽：①鋼板或鋼筋混凝土制成，橫斷面呈半圓形或梯形；②槽內(nèi)水位一般達到轉盤直徑的40%，超高為20~30cm；③轉盤外緣與槽壁之間的間距一般為20~40cm。第五十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三、生物轉盤的工藝流程與組合1、生物轉盤為主體的工藝流程①以去除BOD為主要目的的工藝流程沉砂池沉淀池生物轉盤二沉池出水廢水第五十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、生物轉盤為主體的工藝流程

②以深度處理（去除BOD、硝化、除磷、脫氮）為目的初沉池生物轉盤(BOD去除)生物轉盤(硝化)二沉池生物轉盤(缺氧脫氮)生物轉盤(再曝氣)終沉池廢水出水絮凝劑(除磷)甲醇第五十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、生物轉盤與其它工藝的組合流程生物轉盤初沉池出水(1)廢水(2)廢水初沉池生物轉盤曝氣池二沉池出水活性污泥回流(3)廢水初沉池生物轉盤二沉池出水活性污泥回流曝氣池(4)廢水初沉池生物轉盤二沉池出水活性污泥回流曝氣池第五十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、其它形式的生物轉盤

（1）空氣驅動的生物轉盤第五十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、其它形式的生物轉盤

（2）與沉淀池合建的生物轉盤

第五十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、其它形式的生物轉盤

（3）

與曝氣池合建的生物轉盤第六十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一四、生物轉盤的運行與維護管理1、試運行2、維護管理第六十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第四節(jié)

生物接觸氧化工藝介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法處理工藝；又稱為淹沒式生物濾池。第六十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一一、基本原理與特點基本工藝流程

進水初沉池生物接觸氧化池空氣剩余污泥二沉池出水回流污泥？第六十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一一、基本原理與特點l主要特點：①污泥濃度（10~20g/l）高于活性污泥法和生物濾池，可在較高容積負荷（3.0~6.0kgBOD5/m3.d）下運行；②無需污泥回流，無污泥膨脹問題，運行管理簡單；③對水量水質的波動有較強的適應能力；④污泥產(chǎn)量略低于活性污泥法。

第六十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、生物接觸氧化工藝的組成與構造由池體、填料、布水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)等組成；填料高度一般為3.0m左右，填料層上部水層高約為0.5m，填料層下部布水區(qū)的高度一般為0.5~1.5m之間；根據(jù)曝氣裝置與填料的相對位置，可分：①曝氣裝置與填料分開設置：②曝氣裝置直接安設在填料底部：第六十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、生物接觸氧化工藝的組成與構造①曝氣裝置與填料分設

填料區(qū)水流穩(wěn)定，有利于生物膜生長，但沖刷力不夠，生物膜不易脫落；可采用鼓風曝氣或表面曝氣裝置；較適用于深度處理。第六十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、生物接觸氧化工藝的組成與構造②曝氣裝置直接安設在填料底部

曝氣裝置多為鼓風曝氣系統(tǒng)；可充分利用池容；填料間紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；檢修較困難。第六十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三、生物接觸氧化工藝的填料填料是微生物的載體，其特性對接觸氧化池中生物量、氧的利用率、水流條件和廢水與生物膜的接觸反應情況等有較大影響；分為硬性填料、軟性填料、半軟性填料、及球狀懸浮型填料等：第六十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一生物接觸氧化法中的各種填料硬性填料軟性填料第六十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一生物接觸氧化法中的各種填料

半軟性填料球狀懸浮型填料第七十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一四、生物接觸氧化工藝的設計與計算1、一般原則

l有機容積負荷法；

l有機負荷通過試驗確定，處理城市廢水時可采用1.0~1.8kgBOD5/m3.d；

l廢水在池中的水力停留時間不應小于1.0h（按填料體積計算）；

l進水BOD5濃度過高時，應考慮出水回流；

第七十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、設計計算方法生物接觸氧化池的有效容積(即填料體積)V：

式中Q——均日流量，m3/d；

Si——進水BOD5濃度，mg/l；

Se——出水濃度，mg/l；

LvBOD——有機容積負荷，kgBOD5/m3.d第七十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、設計計算方法有效接觸時間(t)l

池深(H0)

H0=H+h1+h2+h3

式中：H——填料高度，m；

h1——超高，一般取0.5m；

h2——填料層上部水深，一般為0.4~0.5m；

h3——填料至池底的高度，在0.5~1.5m之間。

第七十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一五、生物接觸氧化池的運行與管理l啟動調試：啟動調試時須培養(yǎng)生物膜，其方法類似活性污泥的培養(yǎng)，可間歇或連續(xù)進水；注意營養(yǎng)平衡(C、N、P)、pH值、抑制物濃度等；應對生物膜的生長情況經(jīng)常觀察，并及時調整運行條件。

l日常運行管理：一般應控制溶解氧濃度為2.5~3.5mg/l；避免過大的沖擊負荷；防止填料堵塞：

1)加強前處理，降低進水中的懸浮固體濃度；

2)增大曝氣強度，以增強接觸氧化池內(nèi)的紊流；

3)采取出水回流，以增加水流上升流速，以便沖刷生物膜。第七十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一六、生物接觸氧化法的應用實例山東蒙陰啤酒有限公司廢水處理工程廢水種類：啤酒廢水設計水量：9000m3/d進水水質：COD=1300mg/l，SS=200mg/l，pH=6.7，水溫=34.3C

處理工藝：厭氧水解＋兩級接觸氧化出水水質要求達到GB897888新擴改企業(yè)的一級標準，即：COD100mg/l，SS70mg/l，BOD5

30mg/l1997年6月簽定合同，同年8月完成設計，由甲方自行組織施工，同年年底竣工，98年3月開始調試，4月底通過驗收。第七十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一山東蒙陰銀麥啤酒有限公司廢水處理工